3.5.2. Гидравлические приводы
Гидравлический привод - это самостоятельная установка, состоящая из электродвигателя, рабочего гидроцилиндра, насоса для подачи масла в цилиндр, бака для масла, аппаратуры для управления и регулирования и трубопроводов.
По принципу действия гидроцилиндры подразделяют на вращающиеся и невращающиеся.
Вращающиеся гидроцилиндры по своей конструкции бывают лопастные и поршневые. Гидроприводы с вращающимися поршневыми гидроцилиндрами в сравнении с лопастными цилиндрами обеспечивают большую длину хода тяги и кулачков патрона, проще в изготовлении и стоят дешевле. Поэтому поршневые гидроцилиндры имеют большее применение в гидроприводах.
Основным недостатком конструкции вращающихся поршневых гидроцилиндров является невозможность использовать их при большой частоте вращения шпинделя (п >1200 об/мин), так как вследствие трения в маслораспределительной муфте привода повышается износ трущихся поверхностей деталей, начинается утечка масла и гидропривод нагревается.
Невращающиеся гидроцилиндры. В стационарных приспособлениях технологического оборудования применяют нормализованные гидроцилиндры двух видов: встраиваемые и агрегатированные. Гидроцилиндры бывают одностороннего действия с возвратной пружиной и двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего действия в зависимости от направления перемещения поршня со штоком бывают толкающими и тянущими (рис. 3.14, а, б).
Масло под давлением поступает через штуцер 1 в полость А цилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо в толкающем и влево в тянущем гидроцилиндрах при зажиме детали в приспособлении. Во время разжима детали пружина 3 перемещает поршень 2 со штоком 4 влево в толкающем и вправо в тянущем цилиндрах,
В гидроцилиндрах двустороннего действия (рис. 3.15) масло под давлением поступает в левую или правую полость гидроцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 1 в обе стороны при зажиме и разжиме детали в приспособлении.
а) б)
Рис. 3.14, Гидроцилиндры одностороннего действия: а - толкающий; б - тянущий
Рис. 3.15. Гидроцилиндр двустороннего действия
Гидроцилиндры в зависимости от вида обслуживаемого приспособления бывают неподвижными и вращающимися.
Размеры всех деталей, входящих в гидроцилиндры одно- и двустороннего действия, нормализованы. Цилиндры одностороннего действия изготавливают из стали 40Х, а цилиндры двустороннего действия - из холоднокатаных бесшовных труб. Поршень изготавливают заодно со штоком или отдельно из стали 40. Наружные поверхности, поршня и штока изготовляются по 2-му классу точности с ходовой посадкой и шероховатость; верхности nW.
Крышки и фланцы цилиндров изготовляют из стали 40Х.
В качестве уплотнений в соединениях поршней с цилиндрами и штоков с крышками применяют манжеты V-образного сечения и кольца круглого сечения из маслостойкой резины.
Исходными данными для расчета гидроцилиндров являются требуемая сила Q (Н) на штоке гидроцилиндра, которая зависит от удельного давления масла и площади поршня гидроцилиндра, длина хода поршня L (м) и время рабочего хода поршня / (мин).
Сила на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия (рис. 3.14, я, б) при подаче масла в полость^:
- толкающих(3.84)
- тянущих
Для гидроцилиндров двустороннего действия (рис.3. 15) при подаче масла: в бесштоковую полость
(3.86)
- в штоковую полость
- диаметр поршня гидроцилиндра, см; р - давление масла на поршень 2,0.. .7,5 МПа (20.. .75 кгс/см2); г/ - КПД гидроцилиндра, г/ = 0,85. ..0,95;
Q\ - сила сопротивления сжатой пружины при крайнем рабочем положении поршня, Н (кгс):
d - диаметр штока.
Задаваясь давлением/? масла, определяем площадь поршня;
(3.88)
откуда диаметр поршня гидроцилиндра
(3.89)
Проверка гидроцилиндров на прочность выполняется по формуле и г - наружный и внутренний радиусы гидроцилиндра, см; р -давление жидкости в гидроприводе, кгс/см2; сгр - напряжение растяжения на внутренней поверхности стенки цилиндра, кгс/мм2;
[а] - допускаемое напряжение на растяжение:
- для углеродистой стали [а]р= 11... 12 кгс/мм2 ([ег]р~110...120 МПа);
- для легированной стали [сг]р= 15. ..18 кгс/мм2 ([ег]р~150...180 МПа).
Производительность (л/мин) насосов гидравлических приводных станочных приспособлений
где 2 - требуемая сила на штоке гидроцилиндра, Н (кгс);
L - длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, см;
t - время рабочего хода поршня гидроцилиндра, мин;
р - давление масла в гидроцилиндре, МПа (кгс/см2);
7ft - объемный КПД гидросистемы, учитывающий утечки масла в золотнике и гидроцилиндре, 7ft =0.85.
Время (мин) срабатывания гидроцилиндра определяют по упрощенной формуле
Мощность, расходуемая на привод насосов (кВт), определяют по формуле
где г]2 - общий КПД насоса.
По сравнению с пневматическими гидравлические приводы имеют ряд преимуществ:
высокое давление масла на поршень гидроцилиндра создает большую осевую силу на штоке поршня;
вследствие высокого давления масла в полостях гидроцилиндра можно уменьшить размеры и вес гидроцилиндров;
возможность бесступенчатого регулирования сил зажима и скоростей движения поршня со штоком;
- высокая равномерность перемещения поршня вследствие несжимаемости масла. К недостаткам гидравлических приводов относятся: сложность гидроустанс
утечки масла, ухудшающие работу гидропривода.